Предисловие

Компьютерные сети — это одна из самых важных и захватывающих технологий нашего времени. Два десятилетия назад доступ к сетям имело лишь небольшое число людей. В настоящее время обмен данными между компьютерами стал неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. С осознанием важности компьютерных сетей и ростом их популярности появился устойчивый спрос на специалистов разных категорий, имеющих опыт работы с сетями. Компании стали привлекать специалистов, которые занимаются планированием, приобретением, установкой, эксплуатацией и управлением аппаратными и программными системами, лежащими в основе локальных и объединенных сетей. Компьютерное программирование теперь не ограничивается задачами, которые решаются на отдельных компьютерах; программисты должны проектировать и реализовывать прикладное программное обеспечение, способное взаимодействовать с программным обеспечением, работающим на других компьютерах.

В связи с этим студентам необходимо изучить освоить базовые средства для создания приложений, которые могли бы взаимодействовать в сети.

Настоящие методические указания ставят своей целью помочь студентам (пользователям) освоить на практике основные сетевые средства, начиная от самых низких уровней передачи данных, и заканчивая наивысшими уровнями прикладного программного обеспечения.

Все лабораторные работы имеют одинаковую структуру, состоящую из трех частей. В первой части приводятся методические указания к лабораторной работе, содержащие необходимые теоретические сведения. Во второй – содержится задание. Методические указания должны облегчить понимание материала студентами, поскольку материал представлен в краткой и понятной форме. Третья часть каждой лабораторной работы содержит контрольные вопросы, ответы на которые позволят студентам выделять ее ключевые моменты и тем самым закрепить полученные знания и практические навыки. В конце методических указаний приведены список литературы и приложение, содержащее рисунки и примеры реализации некоторых программ, написанные на языках C++ и Python.

В заключение хотелось бы выразить благодарность студентам факультета Прикладной математики и информатики за помощь при подготовке методических указаний и участие в разработке программного обеспечения.

Лабораторная работа №1

Анализ структуры локальной сети ФПМИ

Цель работы

Подготовить личную страничку бригады для размещения на ней отчетов по лабораторным работам. Выполнить анализ структуры локальной сети факультета ФПМИ и стека протоколов INTERNET`а.

Методические указания

Количество компьютеров, подключенных к глобальной Сети Интернет, измеряется миллионами (и это число постоянно растет); таким образом, Интернет создает глобальную коммуникацию, позволяя огромному числу пользователей обмениваться информацией и использовать вычислительные ресурсы друг друга. Кроме того, в настоящее время происходит тесная интеграция Интернета с мобильными и беспроводными технологиями, что значительно расширяет круг его функций. Интернет представляет собой всемирную компьютерную сеть, то есть сеть, связывающую в единое целое миллионы вычислительных устройств, расположенных в разных уголках земного шара.

Компьютеры, подключенные к сети, маршрутизаторы и другие «компоненты» Интернета используют протоколы, осуществляющие управление приемом и передачей информации внутри Интернета. Наиболее важными протоколами в глобальной сети являются TCP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) и IP (Internet Protocol — Интернет-протокол). Стек основных протоколов, использующихся в Интернете, известен под названием TCP/IP.

С точки зрения технологий и развития существование Интернета обеспечивается созданием, проверкой и внедрением Интернет-стандартов. Эти стандарты вырабатываются проблемной группой разработок для Интернета (Internet Engineering Task Force, IETF). Документы, создаваемые IETF, носят название RFC (Requests For Comments — обращения за разъяснениями). Изначально подобные документы предназначались для разрешения архитектурных проблем, возникавших в сетях-предшественницах Интернета. Со временем ситуация сложилась так, что, формально не обладая статусом стандарта, документы RFC стали стандартами де-факто. В настоящее время эти документы составляются весьма точно и детально, описывая такие протоколы, как TCP, IP, HTTP (для web) и SMTP (для электронной почты). Существует более 3000 различных документов RFC.

Протокол определяет формат и очередность сообщений, которыми обмениваются два или более устройства, а также действия, выполняемые при передаче и/или приеме сообщений либо при наступлении иных событий. Протоколы очень широко используются как в компьютерных сетях вообще, так и в сети Интернет в частности.